必修第三册1.5静电的利用与防护（word版含答案）

鲁科版 （2019）必修第三册 1.5 静电的利用与防护
一、单选题
1．用金属罩把验电器罩住，然后靠近带电金属球，验电器的箔片不张开。下列说法正确的是（　　）
A．金属球上的电荷产生的电场被金属罩挡在外面
B．金属罩上的感应电荷的电场被金属罩挡在外面
C．金属罩上的感应电荷的电场和金属球上的电荷的电场都不能被挡在外面，只是这两个电场在罩中区域的合电场为零
D．以上说法都不正确
2．下列防雷措施可行的是（　　）
①在大树下避雷雨；②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨；③不要快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔；④在空旷地带，最好关掉手机电源
A．①③ B．②③ C．①④ D．③④
3．如图所示，中国科技馆中有一实验项目，一实验员站在绝缘地板上，用手摸已经起电的范德格拉夫起电机的金属球，随着金属球对地电压升高，她的头发会竖起来。关于以上现象，下列说法正确的是（　　）
A．实验员头发竖起来是她头发带同种电荷排斥所致
B．实验员头发竖立起来是她受到惊吓所致
C．起电机起电的过程就是创生电荷的过程
D．绝缘地板是起防滑作用的
4．关于电荷与静电场，下列说法错误的是（　　）
A．点电荷与质点一样都是一种理想化模型
B．正负电荷是法国科学家库仑命名的
C．电场中某点的电场强度与检验电荷无关
D．利用金属网也可以实现静电屏蔽
5．某研究性学习小组学习电学知识后对电工穿的高压作业服进行研究，发现高压作业服是用铜丝编织的，下列各同学的理由正确的是（　　）
A．甲认为铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织
B．乙认为电工被铜丝纺织的衣服包裹，使身体能够导电，对人体起保护作用
C．丙认为电工被铜丝纺织的衣服包裹，使体内场强保持为零，对人体起保护作用
D．丁认为铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用
6．静电学知识在生活中有着广泛的应用，下列应用说法不正确的是（　　）
A．高压输电线上方有两根导线与大地相连是为了免遭雷击
B．小鸟停在单根高压输电线上会被电死
C．燃气灶的电子点火器的放电电极做成钉尖形比球形好
D．打雷时，待在汽车里比待在大街上要安全
7．避雷针能起到避雷作用，其原理是（　　）
A．同种电荷相互排斥 B．尖端放电
C．静电屏蔽 D．摩擦起电
8．下列说法正确的是（　　）
A．电场强度大的地方电势一定高
B．电荷在电势高的地方电势能一定大
C．不管是正电荷还是负电荷，电场力做正功，电势能一定减小
D．处于静电平衡的导体，内部电势处处为零
9．如图所示，将一金属空腔放在匀强电场中，稳定后，电场线如图分布。A为金属外一点，B为金属空腔内一个点。下列说法正确的是（　　）
A．金属外表面的电场和金属外表面垂直
B．B点感应电场为零
C．A点电场强度等于B点的电场强度
D．正电荷在A点的电势能等于在B点的电势能
10．如图，将不带电的导体棒置于点电荷Q的电场中，a、b为导体棒内中心线上的两点，设a、b两点的电势分别为、，导体棒上的感应电荷在a、b两点的电场强度大小分别为、，则（　　）
A． B． C． D．
11．疫情期间，我国人民通过戴口罩来阻断疫情传播，体现了“人人为我、我为人人”的优良传统和守望相助的家国情怀。口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于（　　）
A．尖端放电 B．静电屏蔽
C．静电感应和静电吸附 D．静电感应和静电屏蔽
12．以下说法中正确的是（　　）
A．处在静电平衡状态的导体，导体内部既无正电荷，又无负电荷
B．由可知，电场强度E跟放入的电荷q所受的电场力成正比
C．由可知，在离点电荷很近，r接近于零时，电场强度达无穷大
D．处在静电平衡状态的导体，导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果
13．以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。如图为静电除尘的原理示意图，除尘器由金属管A和悬挂在管中的金属丝B组成，A和B分别接到高压电源的两极，它们之间有很强的电场，空气中的气体分子被强电场电离成为电子和正离子。正离子被吸引到B上，得到电子，又成为分子。电子在向正极运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极上，最后在重力作用下，落入下面的漏斗中。有关这一物理情境下列说法正确的是（　　）
A．空气分子在距离金属丝B越近的地方越容易被电离
B．带上负电的煤粉在向A运动的过程中做匀变速运动
C．带上负电的煤粉在向A运动的过程中其运动轨迹为抛物线
D．带上负电的煤粉在向A运动的过程中其电势能增大
14．下列关于静电除尘的说法中正确的是（　　）
A．进入除尘器后，烟雾中的颗粒被强电场电离而带正电，颗粒向电源负极运动
B．除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动
C．烟雾颗粒带电后，受到竖直向下的电场力而向下运动
D．烟雾颗粒被强电场粉碎成更小的颗粒，排到大气中人眼看不到
15．在点电荷-Q的电场中，一金属球处于静电平衡状态，A为球内一点，B为球外表面附近一点，则球上感应电荷在A点和B点所激发的附加场强EA′和EB′的方向在下列几个选项对应的图中最有可能的是（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
16．(1)如图所示，放在绝缘支架上带正电的导体球 A，靠近放在 绝缘支架上不带电的导体 B，导体 B 用导线经开关接地，开关闭合 时，则导体 a 端_____________（选填：不带电、带正电、 带负电），导体 b 端 ________（选填：不带电、 带正电、 带负电）；现把 S 先合上，再移走 A，则导体 B ________（选 填：不带电、带正电、带负电）；如果先断开开关再移走 A，则导 体 B______（选填：不带电、 带正电、 带负电 ）．
(2)用控制变量法，可研究影响平行板电容器电容的因素（如图）．设 A、B 两极板为 S，极板间的距离为 d，静电计指针偏角为θ．实验中， 极板所带电荷量不变，若
①保持正对面积 S 不变，增大板间距离 d，则θ _____（选填 ：增大、 减小、 不变 ）
②保持板间距离 d 不变，减小正对面积 s，则θ_____（选填 ：增大、 减小、 不变 ）
17．静电现象在生产、生活中的应用非常普遍，试完成以下有关静电的两个小题：
（1）如图（1），静电除尘器由板状收集器A（一对）和线状电离器B组成，A、B间接几千伏高压电源，它们之间有很强的电场，而且距离______（选填“A”或“B”）越近，电场强度越大。强电场导致周围空气分子电离出正离子和电子，其中电子遇到粉尘使粉尘带电。最终带电粉尘会被吸附在______（选填“A”或“B”）上。
（2）如图（2），把一个不带电的金属导体棒放到一点电荷-Q的右侧，导体棒左端距点电荷距离为d棒中的A点到左端的距离为l。当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在A点产生的电场强度大小为______，方向______。（选填“指向-Q”或“背离-Q”）
18．如图所示，电荷量分别为+Q和-Q的两个点电荷a与b相距L，在a与b间放置一个原来不带电的导体P，当导体P处于静电平衡状态时，感应电荷在a、b连线的中点c处（c在导体P内）产生的电场强度大小为________，方向为_____（选填“向左”或“向右”）
19．如图所示，在带电+Q的带电体附近有两个相互接触的金属导体A和B，均放在绝缘支座上。若先将+Q移走，再把A、B分开，则A_____电，B_____电；若先将A、B分开，再移走+Q，则A_____电，B_____电。
三、解答题
20．请观察建筑物上的避雷针（下图），看它们是如何巧妙设计的，分析它们如何能安全引电避雷，它们的造型与建筑物是否协调，并与同学讨论交流。
21．小明在加油站看到一条醒目的标语：“严禁用塑料桶装运汽油”请你说出这种规定的道理。
22．有研究表明，人若长期处于静电环境中，身心会受到伤害。了解一下你周围可能有哪些静电现象，可采取哪些方法减小静电的危害。
23．如图所示，一个原来不带电的半径为r的金属球放在绝缘支架上，其水平左侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球左端的距离为2r。
（1）分析在金属球上感应电荷的分布情况；
（2）求点电荷+Q在金属球球心O点处产生的场强大小E0；
（3）求金属球上感应电荷在球心O点处产生的场强大小E＇，并说明方向。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
验电器不受外电场的影响并不是金属球上的电荷没有在罩中区域激发电场，而是被金属罩上的感应电荷在该区域激发的电场抵消，所以从效果上来看，罩内区域不受外界电场的影响，仿佛罩子把外电场“挡住”一样。
故选C。
2．D
【详解】
表面具有突出尖端的导体，在尖端部分电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电，因此，不要在大树下避雨，别停留在山顶、山脊的凉亭等地方。快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔，身体的跨步越大，电压就越大，雷电也越容易伤人。在空旷地带使用手机通话，手机很有可能成为闪电的放电对象。所以ABC错误； D正确；
故选D。
3．A
【详解】
AB．实验员头发竖起来是她头发带同种电荷，而同种电荷间相互排斥所致。故A正确；B错误；
C．起电机起电的过程是电荷转移的过程。故C错误；
D．绝缘地板是防止积累在实验员身上的电荷被导入大地。故D错误。
故选A。
4．B
【详解】
A．点电荷与质点一样都是一种理想化模型，所以A正确，符合题意；
B．正负电荷是美国科学家富兰克林命名的，所以B错误，符合题意；
C．电场中某点的电场强度与检验电荷无关，由场源电荷及在电场中的位置决定，所以C正确，不符合题意；
D．利用金属网也可以实现静电屏蔽，所以D正确，不符合题意；
故选B。
5．C
【详解】
电工穿的铜丝编织的高压作业量可以有效避免电工受到电击，使内部场强处处为零，对人体起到保护作用，主要应用了静电屏蔽原理，选项C正确，ABD错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．高压输电线上方有两根导线与大地相连，把高压线屏蔽起来，可免遭雷击，故A正确；
B．小鸟的两只脚之间的距离很小，所以小鸟的两只脚之间的电压很小，不会对小鸟造成伤害，故B错误；
C．燃气灶的电子点火器运用了尖端放电的原理，钉尖形电极比球形好，故C正确；
D．一辆金属车身的汽车可以起到静电屏蔽的作用，是一个比较好的“避雷所”，故D正确。
故选B。
7．B
【详解】
避雷针能起到避雷作用，其原理是尖端放电，故ACD错误，B正确。
故选B。
8．C
【详解】
A．因为电场强度与电势无关，所以在电场中，电场强度大的地方电势不一定高，故A错误；
B．由可知，正电荷在电势高的地方电势能才大，负电荷在电势高的地方电势能反而低，故B错误；
C．只要电场力做正功，电势能一定减小，即正或负电荷一定是从电势能高的位置移动到电势能低的位置，故C正确；
D．处于静电平衡的导体是等势体，但电势不一定为零，故D错误。
故选C。
9．A
【详解】
A．金属空腔外表面电势相等，是一等势面，必定与电场垂直，故A正确；
BC．由于静电屏蔽作用，空腔内部电场强度为0，则在B点，感应电场和匀强电场等大反向，A点电场强度一定大于B点的电场强度，故BC错误；
D．沿电场线方向电势降低，而金属空腔又是一等势体，则A点电势大于B点电势，则正电荷在A点的电势能大于在B点的电势能，故D错误。
故选A。
10．A
【详解】
AB．依题意，导体棒处于静电平衡状态，a、b两点的电场强度为零，即点电荷Q在a、b两点的电场强度与导体棒上的感应电荷在a、b两点的电场强度大小相等，方向相反。根据点电荷场强公式，可得
易知
故A正确；B错误；
CD．依题意，导体棒处于静电平衡状态，是一个等势体，有
故CD错误。
故选A。
11．C
【详解】
熔喷布的主要原料是聚丙烯，是一种超细静电纤维布，是一种纤维过滤器，含有病毒的飞沫靠近熔喷布后，就会被吸收在喷绒布的表面，无法透过，因此可以吸附以气溶胶形式存在的病毒。
故选C。
12．D
【详解】
A．处在静电平衡状态的导体，其内部电场强度处处为零，导体内部不再有电荷的定向移动，导体的内部没有多余的净电荷，但是不能说导体内部既无正电荷，又无负电荷。故A错误；
B．电场强度是由电场本身决定的，是电场的一种性质，与试探电荷是否存在无关，与放入的电荷q所受的电场力无关，故B错误；
C．点电荷的电场公式，并不适用于r接近0的情况，故C错误；
D．处在静电平衡状态的导体，其内部电场强度处处为零，导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果，故 D正确。
故选D。
13．A
【详解】
A．在距离金属丝B越近的地方，电场越强，空气分子越容易被电离。A正确；
BCD．带上负电的煤粉在向A运动的过程中，主要受到变化的电场力及重力的作用，合力的大小、方向均在变化，所以煤粉做的是变加速运动，轨迹不是抛物线，电场力做正功，电势能减少。BCD错误。
故选A。
14．B
【详解】
静电除尘器的两个电极接高压电源，极间形成强电场，使空气发生电离，自由电子在电场力作用下，向正极加速运动，电子被烟雾颗粒吸附后，一起向电源正极运动，在正极积聚大量颗粒，在重力作用下，从除尘器的下部排出。
故选B。
15．C
【详解】
金属球处于静电平衡状态，则金属球内部电场强度处处为零，点电荷在A点产生的电场强度和感应电荷在A点激发的电场强度等大反向，点电荷在A点产生的电场强度从A点指向，因此，感应电荷在A点激发的电场强度沿两点连线指向背离的方向；金属球处于静电平衡状态，整个导体是一个等势体，导体表面是一个等势面，根据电场线与等势面之间的关系可知，球外表面附B点的点场线垂直于金属球表面，如图所示
根据矢量叠加原理，B点所激发的附加场强EB′的方向在角度范围内都是有可能的。结合以上分析可知C正确。
故选C。
16． 带负电 带正电 不带电 带负电 增大 增大
【详解】
（1）由于静电感应，B中的负电荷将向a端移动，从而使a端带负电，b端带正电；当闭合开关S，由于静电感应的作用，金属导体B右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，再移走 A，则导体 B不带电；如果先断开开关，再移走A，则导体B带负电．
（2）①保持正对面积 S 不变，增大板间距离 d，根据电容的决定式：，可知电容减小，电量Q不变，由电容的定义式可知；板间电压增大，则偏角θ增大．②保持板间距离 d 不变，减小正对面积 S，根据电容的决定式：，可知电容减小，电量Q不变，由电容的定义式可知；板间电压增大，则偏角θ增大．
17． B A 背离-Q
【详解】
（1）[1][2]如图（1），静电除尘器由板状收集器A（一对）和线状电离器B组成，A、B间接几千伏高压电源，它们之间有很强的电场，而且距离B越近，电场强度越大。强电场导致周围空气分子电离出正离子和电子，其中电子遇到粉尘使粉尘带上负电。最终带负电粉尘会被吸附在A上。
（2）[3][4]当棒达到静电平衡后，A点的合场强为零，即电荷-Q在A点的场强与感应电荷在A点产生的场强等大反向，则棒上感应电荷在A点产生的电场强度大小为
方向背离-Q。
18． 向左
【详解】
[1]由点电荷的电场强度公式
得+Q和-Q的两个点电荷在c点产生的电场强度
同理
再由矢量合成得
根据静电感应原理可知c点的合场强为零，即感应电荷和两个点电荷在c点产生的场强等大反向，可知感应电荷在c点的场强为
[2]方向向左。
19． 不带 不带 带负 带正
【详解】
[1][2]若先移走带正电的导体棒，此时导体A和B中的电荷又发生中和，不再带电，再把导体A和B分开，同样不再带电，所以此时A不带电，B不带电。
[3][4]先把导体A和B分开，再移走带正电的导体棒，导体A和B由于感应起电带上异种电荷，所以此时A带负电，B带正电。
20．见解析
【详解】
在古建筑物的屋顶、屋角设置各种造型的动物，避雷针以动物头上的角须或巨兽的舌头向上弹出的形式巧妙安装，另一端引入大地，从而起到避雷的效果。
21．见解析
【详解】
汽油是易燃物质，当用塑料桶装运汽油时，由于在运输过程中，汽油不断与桶壁摩擦，使塑料桶带电。又因塑料是绝缘物质，桶上的电荷不易传递与转移，从而使桶上的电荷越积越多。当桶上的电荷积累到一定程度时，就会发生放电现象，放电产生的火花会引燃汽油，造成火灾或烧伤事故。所以加油站用醒目的标语提醒人们不要用塑料桶装运汽油，以免发生意外事故。
22．见解析
【详解】
人体长期在静电辐射下，会使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。在家庭生活当中，静电不仅化纤衣服有，脚下的地毯、日常的塑料用具、油漆家具及至各种家电均可能出现静电现象。静电可吸附空气中大量的尘埃而且带电性越大、吸附尘埃的数量就越多，而尘埃中往往含有多种有毒物质和病菌，轻则刺激皮肤，影响皮肤的光泽和细嫩，重则使皮肤起癍生疮，更严重的还会引发支气管哮喘和心律失常等病症。
防静电的方法
喷雾法：出门时也可以带上一小瓶喷雾水，隔段时间就喷一点在衣服上，这也能有效的转移掉身上的静电。
摸墙法：摸墙法脱衣之前，用手轻轻摸一下墙壁，摸门把手或水龙头之前也要用手摸一下墙，可放静电。
23．（1）左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷；（2）；（3），方向向左
【详解】
（1）在金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷；
（2）设在O放置一检验电荷q，+Q与q间的库仑力为
由场强定义得
（3）由于静电平衡后，O点的合场强为0，
所以感应电荷在O点处产生的场强E＇与E0等大反向，即
方向向左。
答案第1页，共2页
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